【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地表基质开挖的，具体地说，涉及一种异构地表基质的开挖装置及方法。
技术介绍
1、地表基质具有多种形态，有松软的泥土、沙土基质，有硬质的岩石、碎石基质，还有含有积水的基质。在对上述的地表基质进行开挖时，需要采用不同的开挖设备及相应的措施，以实现顺利开挖的目的。然而，在一些特殊的地带，其地表基质较为复杂，可能为上述的多种形态的地表基质共同组成，这样，无法进行针对性的开挖作业，即需要更换不同的开挖设备。即在对松软的地表基质进行开挖时，能够对地表基质进行挤密，使得开挖处密实，不易出现坍缩的情况。在对硬质的地表基质进行开挖时，需要对岩石层或者大块的碎石进行破碎，进而实现顺利开挖的作业。在开挖遇到积水时，需要对积水进行抽离，以便于后续将积水处加固，并确保开挖的顺利进行。由此可知，在对具有多样性的地表基质进行开挖时，需要更换不同的开挖设备来完成，不但工作量大，而且操作麻烦，作业效率低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种异构地表基质的开挖装置及方法，用以适应不同的地表基质的开挖作业，无需更换设备，操作简单、方便，并具有极高的开挖效率。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种异构地表基质的开挖装置，包括自上而下依次可拆卸连接的钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头，于所述辊压式挤密机构和钻进头之间构造有旋挖式敲击破碎机构，所述旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头的下端，所述旋挖式敲击破碎机构的上端构造有升降机构，所述升降机构与辊压式挤密机构连接
4、进一步的，所述辊压式挤密机构包括上下两端分别与钻进杆和钻进头可拆卸连接的装配筒，所述升降机构同轴设置于装配筒内，且多个挤密辊的上端分别与升降机构铰接，这些挤密辊的下端与装配筒的下部铰接，挤密辊沿装配筒的周向均匀设置。
5、进一步的，于所述装配筒的周向均匀地开设有多个装配口，各所述装配口沿竖直方向延伸，挤密辊装配于相对应的装配口内，且挤密辊转动连接于与其轴线重合的轴杆上，所述轴杆的上端通过第一铰接轴与连接臂铰接，所述连接臂远离第一铰接轴的一端与升降机构铰接，轴杆的下端通过第二铰接轴铰接于装配口的下部处。
6、进一步的，于所述挤密辊的轴向两端分别构造有装配槽，于各所述装配槽内转动连接有波形弹簧，所述波形弹簧的一端伸出装配槽并与轴杆固定连接。
7、进一步的，所述升降机构包括下端与旋挖式敲击破碎机构连接的活动套，一连接杆的下端沿活动套的轴线伸入活动套内，且连接杆的下端构造有与活动套内壁相适配的活塞，所述活塞将活动套的内腔分隔成下腔室和上腔室，连接杆的上部通过多个连接条与装配筒的上端连接，于连接杆的上端构造有连接头，所述连接头插装于钻进杆下端的连接槽内；于钻进杆上开设有第一液压通道和第二液压通道，于连接杆上开设有第三液压通道和第四液压通道，所述第一液压通道与第三液压通道连通，所述第二液压通道与第四液压通道连通，且第三液压通道和第四液压通道分别与下腔室和上腔室连通。
8、进一步的，所述旋挖式敲击破碎机构包括安装于升降机构下端的液压马达，所述液压马达的输出轴朝下设置，且于所述输出轴的下端同轴连接有驱动盘，于所述钻进头内间隔设置多个顶杆，各所述顶杆竖直设置并与钻进头弹性连接，顶杆在驱动盘的驱动下沿竖向往复运动，且顶杆的下端伸出或者缩回钻进头内。
9、进一步的，所述钻进头包括具有安装腔的钻头本体，于所述钻头本体的外周面上构造有沿其轴线螺旋延伸的螺旋钻齿，于钻头本体的安装腔内构造有分隔板，所述分隔板与钻头本体下端之间形成介质腔，顶杆的下端穿过介质腔并伸出钻头本体的下端；所述供排通道包括供给通道和排出通道，所述供给通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道，且第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道依次连通，第三供给通道与介质腔连通，所述排出通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道，且第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道依次连通，第三排出通道与介质腔连通。
10、进一步的，所述顶杆的上端伸出分隔板并伸至驱动盘的下端处，于顶杆的上端构造有承接头，于顶杆外套装有回位弹簧，所述回位弹簧的两端分别与分隔板和承接头的相对应端固定连接，于所述驱动盘的下端面上间隔构造有多个顶压凸起，各所述顶压凸起与驱动盘的下端面平缓过渡。
11、进一步的，于所述顶杆的下端构造有破碎头，于所述钻进头下端构造有多个孔道，破碎头穿过相对应的孔道并伸出钻进头，且顶杆随钻进头同步旋转，相邻破碎头的运动轨迹的边沿相互重叠。
12、本专利技术还公开了一种利用上述的异构地表基质的开挖装置的开挖方法，包括如下步骤：
13、step1、将钻进杆的上端与钻机的动力头连接；
14、step2、之后，开启钻机和旋挖式敲击破碎机构，对预定区域进行开挖作业；
15、step3、钻进头向下旋挖，同时旋挖式敲击破碎机构对钻进头下方的地表基质进行破碎；
16、当旋挖过程中遇到松软地表基质时，
17、step4-1-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头，将速凝混凝土浆通过供排通道供应至钻进头，并由钻进头的下端射流而出，随着钻进头的旋挖，混凝土浆逐渐渗入周围的地表基质内；
18、step4-1-2、根据地表基质的松软程度，控制升降机构使之驱动辊压式挤密机构逐渐打开到预定的程度，辊压式挤密机构随钻进杆转动并逐渐将钻孔周壁的地表基质挤密于其周边范围内；
19、step4-1-3、当辊压式挤密机构通过松软地表基质后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的混凝土浆被逐渐排出；
20、当旋挖过程中遇到地下积水时，
21、step4-2-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头，将抽水泵与供排通道连通；
22、step4-2-2、开启抽水泵，地下积水通过钻进头和供排通道后被抽离而出；
23、step4-2-3、当地下积水被完全抽离后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的泥渣被逐渐排出；
24、当旋挖过程中遇到硬质地表基质时，
25、step4-3-1、控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，且辊压式挤密机构处于闭合的状态；
26、step4-3-2、将冷却水通过供排通道供应至钻进头，使之对钻进头进行持续的冷却；
27、step4-3-3、控制旋挖式敲击破碎机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端对硬质地表基质进行旋挖本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：包括自上而下依次可拆卸连接的钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头，于所述辊压式挤密机构和钻进头之间构造有旋挖式敲击破碎机构，所述旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头的下端，所述旋挖式敲击破碎机构的上端构造有升降机构，所述升降机构与辊压式挤密机构连接，且升降机构带动旋挖式敲击破碎机构升降并驱动辊压式挤密机构做开合运动，于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头之间构造有与外界连通的供排通道。
2.根据权利要求1所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述辊压式挤密机构包括上下两端分别与钻进杆和钻进头可拆卸连接的装配筒，所述升降机构同轴设置于装配筒内，且多个挤密辊的上端分别与升降机构铰接，这些挤密辊的下端与装配筒的下部铰接，挤密辊沿装配筒的周向均匀设置。
3.根据权利要求2所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述装配筒的周向均匀地开设有多个装配口，各所述装配口沿竖直方向延伸，挤密辊装配于相对应的装配口内，且挤密辊转动连接于与其轴线重合的轴杆上，所述轴杆的上端通过第一铰接轴与连接臂铰接，所述连接臂远离第一铰接轴的一端与
4.根据权利要求2所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述挤密辊的轴向两端分别构造有装配槽，于各所述装配槽内转动连接有波形弹簧，所述波形弹簧的一端伸出装配槽并与轴杆固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述升降机构包括下端与旋挖式敲击破碎机构连接的活动套，一连接杆的下端沿活动套的轴线伸入活动套内，且连接杆的下端构造有与活动套内壁相适配的活塞，所述活塞将活动套的内腔分隔成下腔室和上腔室，连接杆的上部通过多个连接条与装配筒的上端连接，于连接杆的上端构造有连接头，所述连接头插装于钻进杆下端的连接槽内；于钻进杆上开设有第一液压通道和第二液压通道，于连接杆上开设有第三液压通道和第四液压通道，所述第一液压通道与第三液压通道连通，所述第二液压通道与第四液压通道连通，且第三液压通道和第四液压通道分别与下腔室和上腔室连通。
6.根据权利要求1所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述旋挖式敲击破碎机构包括安装于升降机构下端的液压马达，所述液压马达的输出轴朝下设置，且于所述输出轴的下端同轴连接有驱动盘，于所述钻进头内间隔设置多个顶杆，各所述顶杆竖直设置并与钻进头弹性连接，顶杆在驱动盘的驱动下沿竖向往复运动，且顶杆的下端伸出或者缩回钻进头内。
7.根据权利要求6所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述钻进头包括具有安装腔的钻头本体，于所述钻头本体的外周面上构造有沿其轴线螺旋延伸的螺旋钻齿，于钻头本体的安装腔内构造有分隔板，所述分隔板与钻头本体下端之间形成介质腔，顶杆的下端穿过介质腔并伸出钻头本体的下端；所述供排通道包括供给通道和排出通道，所述供给通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道，且第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道依次连通，第三供给通道与介质腔连通，所述排出通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道，且第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道依次连通，第三排出通道与介质腔连通。
8.根据权利要求7所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述顶杆的上端伸出分隔板并伸至驱动盘的下端处，于顶杆的上端构造有承接头，于顶杆外套装有回位弹簧，所述回位弹簧的两端分别与分隔板和承接头的相对应端固定连接，于所述驱动盘的下端面上间隔构造有多个顶压凸起，各所述顶压凸起与驱动盘的下端面平缓过渡。
9.根据权利要求6所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述顶杆的下端构造有破碎头，于所述钻进头下端构造有多个孔道，破碎头穿过相对应的孔道并伸出钻进头，且顶杆随钻进头同步旋转，相邻破碎头的运动轨迹的边沿相互重叠。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的异构地表基质的开挖装置的开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：包括自上而下依次可拆卸连接的钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头，于所述辊压式挤密机构和钻进头之间构造有旋挖式敲击破碎机构，所述旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头的下端，所述旋挖式敲击破碎机构的上端构造有升降机构，所述升降机构与辊压式挤密机构连接，且升降机构带动旋挖式敲击破碎机构升降并驱动辊压式挤密机构做开合运动，于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头之间构造有与外界连通的供排通道。
2.根据权利要求1所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述辊压式挤密机构包括上下两端分别与钻进杆和钻进头可拆卸连接的装配筒，所述升降机构同轴设置于装配筒内，且多个挤密辊的上端分别与升降机构铰接，这些挤密辊的下端与装配筒的下部铰接，挤密辊沿装配筒的周向均匀设置。
3.根据权利要求2所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述装配筒的周向均匀地开设有多个装配口，各所述装配口沿竖直方向延伸，挤密辊装配于相对应的装配口内，且挤密辊转动连接于与其轴线重合的轴杆上，所述轴杆的上端通过第一铰接轴与连接臂铰接，所述连接臂远离第一铰接轴的一端与升降机构铰接，轴杆的下端通过第二铰接轴铰接于装配口的下部处。
4.根据权利要求2所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述挤密辊的轴向两端分别构造有装配槽，于各所述装配槽内转动连接有波形弹簧，所述波形弹簧的一端伸出装配槽并与轴杆固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述升降机构包括下端与旋挖式敲击破碎机构连接的活动套，一连接杆的下端沿活动套的轴线伸入活动套内，且连接杆的下端构造有与活动套内壁相适配的活塞，所述活塞将活动套的内腔分隔成下腔室和上腔室，连接杆的上部通过多个连接条与装配筒的上端连接，于连接杆的上端构造有连接头，所述连接头插装于钻进杆下端的连接槽内；于钻进杆上开设有第一液压通道和第二液压通道，于连接杆上开设有第三液压通道和第四液压通道，所述第一液压通道与第三液压通道连通，所述第二液压通道...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵海，殷志强，庞菊梅，鲁青原，万利勤，彭令，邢博，黄国锐，和泽康，金爱芳，
申请(专利权)人：中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心，
类型：发明
国别省市：
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